物理学家制成用Kinect控制的激光镊子

2012-11-08 00:28

　　多亏了一种用Kinect控制叫做Holohands的装置，现在你可以通过手和手臂来拿起并移动微米级的颗粒。

　　微软开发的Kinect是一种运动感应装置，使人们能够仅仅通过身体动作来控制Xbox视频游戏。它由捕捉玩家影像的网络摄像头、测量人与摄像头之间距离的红外激光器，以及在三维空间解读数据来跟踪人或物体的专门微芯片组成。

　　微软推出Kinect的初衷是改变人们的交互方式和玩视频游戏的方法。但是，许多用户立即意识到该设备具有更广泛的应用，并开始为自己的项目而破解它。不久，微软发布了软件开发工具包，允许任何人在Xbox和Windows上开发Kinect应用程序。

　　苏格兰的邓迪大学David McGloin和其伙伴，他们是光操作物理学领域的专家：使用高度聚焦的激光束来捕获、移动甚至旋转小颗粒如细胞。

　　所谓的激光镊子有很多应用，如测量分子马达所产生的力和从癌细胞中分离出健康细胞。这项始于20世纪70和80年代的技术已在许多实验室司空见惯。

　　然而，重要的问题是如何控制激光镊子。对此物理学家们尝试了各种方式，如电脑鼠标，手指跟踪垫，甚至iPad控制。

　　McGloin及其合作者试用了不同方法。他们使用Windows 7和Kinect来完全控制整个小颗粒。这个界面允许用户通过手、手臂和躯体运动来'捡起'和'推动'他们在电脑屏幕上看到的粒子。

　　系统向用户显示镊子操作区域的视图。手的波动创造一个捕获区域，抓住颗粒。然后这个粒子可以拿起并随着手臂运动进一步移动。

　　研究人员是这样实验的：使用其他标准的红外激光全息系统--他们称之为HoloHands--将硅微球体仅移动几微米。

　　当然，HoloHands也有一定的局限性。任何已经使用Kinect的人都知道该设备绝不是完美的，各种不同的延迟和肢体运动误差时常发生。一个苏格兰团队就出现了类似的问题。

　　该团队已经制作了一个显示系统运行但伴随着各种微小延迟的视频。

　　McGloin和他的团队还报告说，长时间操作粒子是件很累人的事。而且Kinect系统没有定量测量的方法。"这使得在精密工作中使用它具有挑战性，"他们说。

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